Michelangelo Grappadelli, Postdoktorand am Institut für Strömungsmechanik der Technischen Universität Braunschweig, widmet sich einer leidenschaftlichen Forschung zur nachhaltigen Luftfahrt. Im Rahmen des Exzellenzclusters SE2A untersucht er die laminare Grenzschicht von Flugzeugtragflächen mit dem Ziel, den spezifischen Treibstoffverbrauch von zivilen Transportflugzeugen durch innovative Technologien zu senken. Bereits im Alter von 18 Jahren projektierte er seinen ersten kleinen Windkanal, was seine frühe Begeisterung für die Luftfahrttechnik zeigte. Während seiner Masterarbeit stellte Grappadelli fest, dass er seine Karriere auf den Bereich der experimentellen Aerodynamik fokussieren möchte.
Im SE2A-Cluster führt er umfangreiche Windkanaltests durch, wobei der laminare Grenzschicht-Sog für Luftfahrtanwendungen im Mittelpunkt steht. Grappadelli plant, baut und testet Versuchsaufbauten, die unter anderem eine flache Platte und einen 2D-Flügel mit laminaren Grenzschicht-Sog-Systemen beinhalten. Dabei verfolgt er das Hauptziel, die Energieeinsparungen durch die Reduzierung des Luftwiderstands zu messen. Seine Forschung wird als persönliche Verpflichtung zur Reduzierung von Flugzeugemissionen verstanden, was besonders in der aktuellen Diskussion um den Klimawandel von Bedeutung ist.
Forschung für die Zukunft der Luftfahrt
Seine Arbeit liefert entscheidende experimentelle Daten zur Kalibrierung und Verfeinerung von Berechnungsmodellen für Flügelentwürfe. Besonders bemerkenswert ist, dass Grappadelli nachgewiesen hat, dass eine Hybrid-Laminar-Flow-Control-Lösung (HLFC) selbst unter ungünstigen Druckgradienten funktioniert. Das ursprüngliche Ziel, den Luftwiderstand um 33 Prozent zu reduzieren, wurde bereits erfolgreich bestätigt. In der Tat entwickelt Grappadelli Methoden zur Untersuchung von Grenzschichtphänomenen, inklusive Druckmessstellen und einer neuen Hitzedraht-Traversiersonde.
Die Technische Universität Braunschweig spielt eine zentrale Rolle in der Forschung zur nachhaltigen Luftfahrt. Wissenschaftler des Niedersächsischen Forschungszentrums für Luftfahrt (NFL) arbeiten eng zusammen, um innovative Lösungen für den Luftverkehr zu finden. Im Positionspapier „Klima und Fliegen – Informationen aus der Luftfahrtforschung“ werden Ziele zur nachhaltigen Luftfahrt formuliert, die eine drastische Reduzierung von Emissionen und Energieverbrauch beinhalten. Rolf Radespiel, Vorstandsvorsitzender des NFL, warnt: Ohne innovative Technologien wird der Anteil der Luftfahrt an den CO2-Emissionen weiter steigen.
Innovationen für nachhaltige Antriebssysteme
Die Herausforderungen in der Luftfahrt sind immens; die Innovationszyklen sind lang und die Sicherheitsanforderungen hoch. Interdisziplinäre Forschungsteams entwickeln neue Technologien, die den Treibstoffverbrauch durch Gewichtsreduktion und verbesserte Aerodynamik senken sollen. Im Rahmen dieser Bestrebungen könnten Laminartechnologien den Kraftstoffverbrauch um bis zu 50 Prozent reduzieren. Zudem spielt die Entwicklung nachhaltiger Antriebstechnologien, wie elektrischer oder hybrider Flugantriebe, eine Schlüsselrolle. Der Bedarf an leistungsfähigeren Batterien und Elektromotoren wird angesichts dieser Entwicklungen immer dringlicher.
Ein vielversprechendes Forschungsfeld sind wasserstoffbetriebene Brennstoffzellen, die noch in der Entwicklungsphase für elektrisch betriebene Flugzeuge sind. Zudem bestehen Überlegungen zur Nutzung synthetischer Kraftstoffe, die aus nachhaltig erzeugtem Strom hergestellt werden und das Potenzial haben, die Treibhausgasemissionen signifikant zu reduzieren. Die langfristige Grundlagenforschung in der Luftfahrt könnte folglich bedeutende Probleme der Industriegesellschaft lösen und bietet vielversprechende Ansätze für die Zukunft.
Grappadelli plant zudem ein Projekt zur Implementierung von Brennstoffzellen in Flugzeugen, um den viskosen Luftwiderstand weiter zu reduzieren. Seine Zielsetzung, weiterhin im Bereich der Luft- und Raumfahrtforschung tätig zu sein, speziell in Windkanaltests, unterstreicht die Bedeutung seiner Arbeit für die nachhaltige Zukunft der Luftfahrt. Bereits die aktuellen Entwicklungen und Ansätze weisen darauf hin, dass die Branche auf einem guten Weg ist, innovative Lösungen für ein klimafreundliches Luftverkehrssystem zu finden. TU Braunschweig berichtet über die Herausforderungen und Fortschritte, die dabei gemacht werden müssen.
